高能動力電池是怎樣煉成的

近日，中國科學院院士高歐陽明在一次學術會議上表示，中國400千瓦時/公斤單體電池有望在2025年實現產業化，這引起了業內的熱議。目前，特斯拉最新的動力電池20700高性能鋰鈷氧化物電池的能量為333WHr/kg，這意味著中國有望在動力電池領域從“跟隨”變為“領先”。

該科研項目在歐陽明家喻戶曉，得到國家重點研發計劃的支持，全名為“高比能動力電池關鍵技術及相關基礎科學問題研究”。基于研究團隊開發的高容量富鋰錳基正極材料，汽車動力電池的儲能能力可能提高到400 WHr/kg。近年來，在國家政策的大力支持下，我國新能源汽車迅速普及，但“不敢去遠郊縣”的“梗”仍難以理順。打破500公里的單程限制將極大地促進電動汽車的推廣。然而，車輛的承載能力是有限的，因此如何在有限的體積內儲存盡可能多的電能成為科學研究的關鍵目標。項目負責人、北京大學教授夏定國表示：“要進一步提高鋰離子電池的能量密度，陰極材料的比容量是關鍵。”夏定國介紹，在前期工作的基礎上，研究團隊深入了解了富鋰材料的穩定機理和負離子氧化還原的產生機理，并通過調節陰離子氧化還原機制優化了富鋰材料的性能。換句話說，該團隊遇到的第一個問題是：對陰離子氧化還原能力的“影響”是什么？揭示這一規律將指導團隊接近并找到性能優異的電極。該團隊還發現，物質中原子之間的幾何結構會影響電子的結構，從而影響陰離子的氧化還原能力。該研究闡明了結構與效率之間的關系，并希望通過結構設計來提高電極材料的電化學性能。“這是提高正極材料中鋰含量，讓更多陰離子穩定參與氧化還原反應的重要途徑。”夏定國說，大容量富鋰正極材料的開發為進一步提高動力電池的能量密度提供了可能。項目組不僅制備了一種高容量富鋰正極材料和兩種高容量高穩定性富鋰材料碳復合材料，還制備了高容量鋰電池正極材料。要想把電池變成“肌肉男”，除了需要獲得合理的陽極和陰極材料外，還需要設計一種可行的加工技術。例如，富鋰化合物需要很好地分散在電極中，這不僅使系統中的含量保持在60%以上，而且不會凝結成塊狀。分散越均勻，可逆性越好，充電和放電效率也越好。目前，電池還需要進一步改進。夏定國介紹，“樹枝狀鋰”制約新系統電池進展和電池安全性還有兩個關鍵問題。相關實驗表明，經過10-50次循環后，電壓衰減明顯，電極不工作。“樹枝狀鋰”是使用液體電解質的鋰離子電池所獨有的。鋰離子被還原結晶成枝晶并持續生長，這可能在一定程度上穿透隔膜。科學家們目前正在從兩個角度尋求突破。一個是涂層，另一個是研究固體電解質。夏定國強調，“高能密度鋰離子動力電池的發展需要電極材料、電解質和高安全性方式的發展，更需要新的分析方法和電池制備技術的進步”。除了將鋰離子電池的能量密度提高到400 WHr/kg，項目團隊還將重點研究新型鋰硫電池和鋰空氣電池，其能量密度預計將達到500 WHr/kg。中國工程院院士陳立權表示，鋰空氣電池是動力電池的發展方向之一。“氫氧……

現在正在蓬勃發展的el電池必須使用金屬罐來確保氫氣的安全，而鋰空氣電池（負極是空氣中的氧氣）只需要一個芥末袋。在實用性和成本方面，鋰空氣電池也應該得到開發。從改進電極和電池結構的設計方法、建立電池極化模型和模擬技術等方面入手，“瘦身健身”之旅”汽車動力電池的發展仍在推進。近日，中國科學院院士高歐陽在一次學術會議上表示，中國400千瓦時/公斤的單體電池有望在2025年實現工業化，這引起了業界的熱議。目前，特斯拉最新的動力電池20700高性能鋰鈷氧化物電池的能源，為333WHr/kg，這意味著中國有望在動力電池領域從“跟隨”變為“領先”。

該科研項目在歐陽明家喻戶曉，得到國家重點研發計劃的支持，全名為“高比能動力電池關鍵技術及相關基礎科學問題研究”。基于研究團隊開發的高容量富鋰錳基正極材料，汽車動力電池的儲能能力可能提高到400 WHr/kg。近年來，在國家政策的大力支持下，我國新能源汽車迅速普及，但“不敢去遠郊縣”的“梗”仍難以理順。打破500公里的單程限制將極大地促進電動汽車的推廣。然而，車輛的承載能力是有限的，因此如何在有限的體積內儲存盡可能多的電能成為科學研究的關鍵目標。項目負責人、北京大學教授夏定國表示：“要進一步提高鋰離子電池的能量密度，陰極材料的比容量是關鍵。”夏定國介紹，在前期工作的基礎上，研究團隊深入了解了富鋰材料的穩定機理和負離子氧化還原的產生機理，并通過調節陰離子氧化還原機制優化了富鋰材料的性能。換句話說，該團隊遇到的第一個問題是：對陰離子氧化還原能力的“影響”是什么？揭示這一規律將指導團隊接近并找到性能優異的電極。該團隊還發現，物質中原子之間的幾何結構會影響電子的結構，從而影響陰離子的氧化還原能力。該研究闡明了結構與效率之間的關系，并希望通過結構設計來提高電極材料的電化學性能。“這是提高正極材料中鋰含量，讓更多陰離子穩定參與氧化還原反應的重要途徑。”夏定國說，大容量富鋰正極材料的開發為進一步提高動力電池的能量密度提供了可能。項目組不僅制備了一種高容量富鋰正極材料和兩種高容量高穩定性富鋰材料碳復合材料，還制備了高容量鋰電池正極材料。要想把電池變成“肌肉男”，除了需要獲得合理的陽極和陰極材料外，還需要設計一種可行的加工技術。例如，富鋰化合物需要很好地分散在電極中，這不僅使系統中的含量保持在60%以上，而且不會凝結成塊狀。分散越均勻，可逆性越好，充電和放電效率也越好。目前，電池還需要進一步改進。夏定國介紹，“樹枝狀鋰”制約新系統電池進展和電池安全性還有兩個關鍵問題。相關實驗表明，經過10-50次循環后，電壓衰減明顯，電極不工作。“樹枝狀鋰”是使用液體電解質的鋰離子電池所獨有的。鋰離子被還原結晶成枝晶并持續生長，這可能在一定程度上穿透隔膜。科學家們目前正在從兩個角度尋求突破。一個是涂層，另一個是研究固體電解質。夏定國強調，“高能密度鋰離子動力電池的發展需要電極材料的發展，即……

陰極電泳和高安全性方法，更需要新的分析方法和電池制備技術的進步“。除了將鋰離子電池的能量密度提高到400 WHr/kg外，項目組還將重點研究新型鋰硫電池和鋰空氣電池，其能量密度預計將達到500 WHr/kg。中國工程院院士陳立權表示，鋰空氣電池是動力電池的發展方向之一。“現在正在大力發展的氫氧燃料電池必須使用金屬罐來確保氫氣的安全，而鋰空氣電池（負極是空氣中的氧氣）只需要一個芥末袋。在實用性和成本方面，也應該開發鋰空氣電池。“從改進電極和電池結構的設計方法、建立電池極化模型和仿真技術等方面入手，汽車動力電池的“瘦身健身”之旅仍在推進。

標簽：北京發現特斯拉

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